单片机的电子式转速里程表的设计
介绍一种新型的基于单片机的电子式汽车转速里程表的实现方案。讨论了里程计数的原理和转速指示原理。针对机械式里程表缺点结构复杂，精度不高，并且价格较昂贵，设计了数字式汽车转速里程表。这里以AT89C2051单片机为核心，利用SPI串行总线开发了电子式里程表。该里程表利用磁电式传感器采样汽车行驶所得到的信号；采用LCD数码管显示汽车总行驶里程数，本次里程采EEPROM 芯片X25045，利用其通电可改写，掉电信息可保存的特点存储汽车行驶的总里程数。本设计的转速里程表具有结构简单，精度较高，误差较小，显示清楚醒目，稳定可靠等特点，另外对该系统的软件也作了相应的说明。
目 录
第一章：绪论1
1.1研究的目的与意义1
1.2 国内外研究概况及发展趋势2
第二章：系统的总体设计5
2.1系统的总体结构6
2.2.转速里程表的介绍7
2. 3转速里程表的工作原理8
第三章：系统的硬件设计8
3.1.系统CPU的选择9
3.2辅助芯片的选取10
3.3LM1819在转速里程表中的应用14
3.3. 1电动里程表结构15
3.3.2LM1819专用集成电路简介16
34液晶显示器LCM1010的应用17
3.5传感器的选择17
第四章系统的软件设计18
4.1主程序模块18
4.2串行中断服务程序模块18第五章印制板图的绘制18
结束语19
附录20
致谢20
参考文献27
Abstract
Single Chip Microcomputer Controlling Displaying of Automobile Odometer
Abstract : This article mainly introduces a new type electric automobile odometer. Its core is 2051 single chip microcompute *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
r ; LCD digital tube is used to display the total and present running distance. Comparing with the mechanical automobile odometer , it has following features : higher accuracy and less error , and it also can be displayed more clearly and produced with simpler technology.
第一章：绪论
1.1研究的目的与意义
从1886年汽车诞生以来,汽车经历了一百多年的改革更新。汽车的产生和更新，让汽车仪表也处于不断更新和突破之中。拌着光学、电子技术的更新与突破，特别是计算机技术在汽车仪表中的多方面运用，汽车仪表正向数字化和智能化方向迈进。汽车仪表的发展趋势，从一个侧面反映出汽车电子化水平的飞速突破。
经典的汽车转速里程表的性能有两个方面，一方面即指针指示汽车行驶的瞬时车速，二是用机械计数器收集汽车行驶的累积行程。现代汽车正往高速化方向迈进,伴着车速的提升，用软轴驱动的传统车速里程表受到前所未有的挑战。这是因为软轴在高速旋转时，由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂，同时，软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象,而且,对于不同的车型,转速里程表的安装位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。总述之,使得基于非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以飞速突破。
1.2国内外研究概况及发展趋势
为了充分研究汽车仪表发展现状，准确地掌控其未来变化趋势，有必要对其发展过程作一粗略回望。按汽车仪表在工作原理上取得的重大技术创新来分，可以划分为四个时代。第一代汽车仪表是用机械力做工而工作的机械式仪表，人们通常称这类仪表为机械机心表；第二代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量，惯称这类仪表为电气式仪表；第三代是模拟电路电子式；第四代为数字汽车仪表。
（1）汽车仪表的发展现状
汽车仪表正在着经历由第三代向第四代转型时期。第三代汽车用仪表工作原理与电气式仪表大同小异，不同的是用电子器件代替原有的电气器件。其出现的时间大致在二十世纪50～60年代，由于集成电路技术快速的发展，这种仪表现在均采用各种特定的集成电路，中国汽车仪表目前的主流产品即为这种仪表，在过去20多年的发展里，使其构造方面经过了动圈式机心(线圈连同指针一起转动)和动磁式机心(磁钢连同指针一起转动)两个初级阶段。另外电子器件经历了分立器件和专用集成电路两个阶段。在其整个发展过程中，国内外相关技术人员坚持不懈对其进行改进。从初始的降低成本、改进制作工艺、机械零件起初用金属件为主，到现在的以塑料件为主；旨在提高指示精确度和指针稳定性，从动圈式改变成动磁式等。虽然，每一次经过一些改进后整体性能价格比都有所提升，但受其工作原理其线性、精度、重复性、响应速度等多方面性能指标多重考验难以从根本上取得突破。
准确地说，第四代数字式汽车仪表在其应用的技术方面上看，还属于电子技术范畴，即属于电子式仪表，但信号处理方式已由模拟到数字。只作信号处理方式的改变还不能将数字式汽车仪表划分成一个新阶段，其最明显的区别是工作原理与第3代汽车仪表不能提并论。假如一个产品在工作原理上有创新和突破，则在设计思路、组成形式、功能和性能的变化将是根本性的。由此，将全数字式汽车仪表且居第四代。因为全数字式汽车仪表在上个世纪80年代就已经被提出，由初为“数字显示”形式的汽车仪表。虽然该汽车仪表的工作方式为全数字式，且技术水平和仪表的性能大超越了第三代汽车仪表，但其存在的不足是只能显示一组僵硬的数字，动感缺乏，而被测物理量(如瞬时时速、转速)发生变化时，只有数字转动，而不存在上升、下降直观感，另一方面读数时间也慢，很易分散驾驶员的精神注意力等，因而这类的汽车仪表很难被驾驶员所欢迎，所以国内外都没有普及与推广使用。为改进上述存在的缺点，后来诞生了使用光点、光条或光带模拟动态显示被测物理量形式的全数字汽车仪表，显示器件主要材料有电致发光LED和LCD等。因为受到成本的影响，现在的光显示汽车仪表只能采用字段显示方式的显示屏，不能使用显示分辨率更好的点阵式显示屏。所以，其视觉效果和显示精度还是不能使人满足。
近代电子技术的突飞猛进，特别是单片机性能显著改进，主要方面体现在对工作电源稳定性、工作温度范围和抗强电磁干扰要求等的进步，另一方面成本的大幅度下降，现在条件允许在汽车仪表上采取单片机控制的全数字仪表。即使全数字式汽车仪表曾现各种各样款式，专家业内人士和相关内行还是看好“基于单片机的数字式汽车仪表”。因为它是针对现在普遍使用的模拟电子式汽车仪表机心存在的不足，在其工作原理上得到技术创新,从而彻底抛弃了“动磁式”和“动圈式”模拟电子式汽车仪表，使用线包与磁钢间产生电磁转矩驱动指针运动的方式。由汽车仪表的传感器做完各个被测物理量的收集，再通换算后直接输出单片机，从而驱动器驱动指针，在刻度盘上指示被测物理量，同时赋以被测物理量LCD数字显示。在汽车仪表的指示方式上依旧保留了第三代仪表指示符合驾驶员习惯、有动感直观等特点，另外批量生产所需成本渐渐低于同等功能的模拟电子式汽车仪表，更难得的是其工作原理上的突破创新，提升了技术性能质的改变与突破。
目 录
第一章：绪论1
1.1研究的目的与意义1
1.2 国内外研究概况及发展趋势2
第二章：系统的总体设计5
2.1系统的总体结构6
2.2.转速里程表的介绍7
2. 3转速里程表的工作原理8
第三章：系统的硬件设计8
3.1.系统CPU的选择9
3.2辅助芯片的选取10
3.3LM1819在转速里程表中的应用14
3.3. 1电动里程表结构15
3.3.2LM1819专用集成电路简介16
34液晶显示器LCM1010的应用17
3.5传感器的选择17
第四章系统的软件设计18
4.1主程序模块18
4.2串行中断服务程序模块18第五章印制板图的绘制18
结束语19
附录20
致谢20
参考文献27
Abstract
Single Chip Microcomputer Controlling Displaying of Automobile Odometer
Abstract : This article mainly introduces a new type electric automobile odometer. Its core is 2051 single chip microcompute *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
r ; LCD digital tube is used to display the total and present running distance. Comparing with the mechanical automobile odometer , it has following features : higher accuracy and less error , and it also can be displayed more clearly and produced with simpler technology.
第一章：绪论
1.1研究的目的与意义
从1886年汽车诞生以来,汽车经历了一百多年的改革更新。汽车的产生和更新，让汽车仪表也处于不断更新和突破之中。拌着光学、电子技术的更新与突破，特别是计算机技术在汽车仪表中的多方面运用，汽车仪表正向数字化和智能化方向迈进。汽车仪表的发展趋势，从一个侧面反映出汽车电子化水平的飞速突破。
经典的汽车转速里程表的性能有两个方面，一方面即指针指示汽车行驶的瞬时车速，二是用机械计数器收集汽车行驶的累积行程。现代汽车正往高速化方向迈进,伴着车速的提升，用软轴驱动的传统车速里程表受到前所未有的挑战。这是因为软轴在高速旋转时，由于受钢丝交变应力极限的限制而容易断裂，同时，软轴布置过长会出现形变过大或运动迟滞等现象,而且,对于不同的车型,转速里程表的安装位置也会受到软轴长度及弯曲度的限制。总述之,使得基于非接触式转速传感器的电子式转速里程表得以飞速突破。
1.2国内外研究概况及发展趋势
为了充分研究汽车仪表发展现状，准确地掌控其未来变化趋势，有必要对其发展过程作一粗略回望。按汽车仪表在工作原理上取得的重大技术创新来分，可以划分为四个时代。第一代汽车仪表是用机械力做工而工作的机械式仪表，人们通常称这类仪表为机械机心表；第二代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量，惯称这类仪表为电气式仪表；第三代是模拟电路电子式；第四代为数字汽车仪表。
（1）汽车仪表的发展现状
汽车仪表正在着经历由第三代向第四代转型时期。第三代汽车用仪表工作原理与电气式仪表大同小异，不同的是用电子器件代替原有的电气器件。其出现的时间大致在二十世纪50～60年代，由于集成电路技术快速的发展，这种仪表现在均采用各种特定的集成电路，中国汽车仪表目前的主流产品即为这种仪表，在过去20多年的发展里，使其构造方面经过了动圈式机心(线圈连同指针一起转动)和动磁式机心(磁钢连同指针一起转动)两个初级阶段。另外电子器件经历了分立器件和专用集成电路两个阶段。在其整个发展过程中，国内外相关技术人员坚持不懈对其进行改进。从初始的降低成本、改进制作工艺、机械零件起初用金属件为主，到现在的以塑料件为主；旨在提高指示精确度和指针稳定性，从动圈式改变成动磁式等。虽然，每一次经过一些改进后整体性能价格比都有所提升，但受其工作原理其线性、精度、重复性、响应速度等多方面性能指标多重考验难以从根本上取得突破。
准确地说，第四代数字式汽车仪表在其应用的技术方面上看，还属于电子技术范畴，即属于电子式仪表，但信号处理方式已由模拟到数字。只作信号处理方式的改变还不能将数字式汽车仪表划分成一个新阶段，其最明显的区别是工作原理与第3代汽车仪表不能提并论。假如一个产品在工作原理上有创新和突破，则在设计思路、组成形式、功能和性能的变化将是根本性的。由此，将全数字式汽车仪表且居第四代。因为全数字式汽车仪表在上个世纪80年代就已经被提出，由初为“数字显示”形式的汽车仪表。虽然该汽车仪表的工作方式为全数字式，且技术水平和仪表的性能大超越了第三代汽车仪表，但其存在的不足是只能显示一组僵硬的数字，动感缺乏，而被测物理量(如瞬时时速、转速)发生变化时，只有数字转动，而不存在上升、下降直观感，另一方面读数时间也慢，很易分散驾驶员的精神注意力等，因而这类的汽车仪表很难被驾驶员所欢迎，所以国内外都没有普及与推广使用。为改进上述存在的缺点，后来诞生了使用光点、光条或光带模拟动态显示被测物理量形式的全数字汽车仪表，显示器件主要材料有电致发光LED和LCD等。因为受到成本的影响，现在的光显示汽车仪表只能采用字段显示方式的显示屏，不能使用显示分辨率更好的点阵式显示屏。所以，其视觉效果和显示精度还是不能使人满足。
近代电子技术的突飞猛进，特别是单片机性能显著改进，主要方面体现在对工作电源稳定性、工作温度范围和抗强电磁干扰要求等的进步，另一方面成本的大幅度下降，现在条件允许在汽车仪表上采取单片机控制的全数字仪表。即使全数字式汽车仪表曾现各种各样款式，专家业内人士和相关内行还是看好“基于单片机的数字式汽车仪表”。因为它是针对现在普遍使用的模拟电子式汽车仪表机心存在的不足，在其工作原理上得到技术创新,从而彻底抛弃了“动磁式”和“动圈式”模拟电子式汽车仪表，使用线包与磁钢间产生电磁转矩驱动指针运动的方式。由汽车仪表的传感器做完各个被测物理量的收集，再通换算后直接输出单片机，从而驱动器驱动指针，在刻度盘上指示被测物理量，同时赋以被测物理量LCD数字显示。在汽车仪表的指示方式上依旧保留了第三代仪表指示符合驾驶员习惯、有动感直观等特点，另外批量生产所需成本渐渐低于同等功能的模拟电子式汽车仪表，更难得的是其工作原理上的突破创新，提升了技术性能质的改变与突破。
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